废旧锂电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2中钴的回收

随着新能源汽车工业的快速发展,废旧三元动力锂电池的量在不断地增加。三元动力锂电池中含有丰富的Co、Mn、Li和Ni资源,回收三元动力锂电池是防止环境污染和回收贵重金属的理想选择。利用抗坏血酸(C6H8O6)的酸性和还原性对废旧三元锂电池正极材料进行浸出,KMnO_4的强氧化性回收浸出液中的Co制备β-CoC_2O_4·2H_2O,采用浓度为1.3 mol·L~(-1)的C_6H_8O_6,在60℃的条件下对正极材料浸出20 min,向浸出夜中加入1 mol·L-1的H_2SO_4反应20 min后加入KMnO_4继续反应1 h,制得β-CoC_2O_4·2H_2O。实验结果表明,Co的回收率达91%,Li的浸出率可达96.4%,Mn和Ni完全浸出,可实现简单环保地浸出有价金属并回收Co。     

废弃印刷线路板中铜的两步浸出工艺优化

以化学-生物两步浸出工艺回收废弃印刷线路板(WPCBs)中的金属,利用钢铁酸洗废水作为化学浸出的浸出剂,后续生物浸出则采用嗜酸性氧化亚铁硫杆菌作为浸出微生物,探究了WPCBs中铜浸出率和酸洗废水中铁去除率的影响因素。利用响应面分析法对铜浸出的条件进行优化,得出转速553.43 r·min~(-1)、温度42.57℃、投加量20.23 g·L~(-1)、颗粒尺寸1.80 mm为最佳浸出条件,此条件下铜浸出率预测值为100.08%。铜化学浸出动力学模型符合湿法冶金中液固相反应的"收缩核动力学模型",相关系数可以达到0.98以上,过程主要受残留固体膜层的控制。生物浸出实验表明,WPCBs投加量对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌毒性影响较大,抑制作用较强,对铜浸出和铁去除均有不利影响,实验表明最适的投加量为60 g·L~(-1)。     

废旧锂离子电池中钴的回收

采用高温煅烧-酸浸-化学沉淀工艺回收废旧锂离子电池中的钴,根据电极材料的热重性质确定煅烧温度,探究不同因素对钴的浸出和沉淀效果的影响,利用响应面技术优化酸浸过程,并对酸浸液进行回收处理。实验结果表明:煅烧温度为500℃时可充分去除黏结剂;优化实验得出H_2SO_4+H_2O_2体系浸出钴的最佳实验条件为液固比(m L:g)6.15,浸出温度96.34℃,浸出时间44.52 min,H_2SO_4浓度1.20 mol·L~(-1),浸出率97.51%;当浸出液pH为1.5,[C_2O_4~(2-)]/[Co~(2+)]比值为1.10,反应温度为70℃,沉淀时间为50 min时,钴的沉淀率为95.69%。回收得到的Co C2O4纯度高,晶体结构较好。     

电解催化氧化法废水处理机制研究

采用电解催化氧化法(electrochemical enhanced catalytic oxidation reaction)处理某高浓度有机废水(COD约10 000mg·L~(-1)),该工艺主要包括电解反应、催化氧化反应以及催化氧化反应后废水内循环进行电解反应等过程。开展了不同因素对废水COD降解效率影响的研究,并对反应降解机制和反应动力学进行了探讨。结果显示,内循环设计结合H_2O_2溶液投加量逐步增加的方式,使得体系在420 min反应时间内均保持着不断削减COD的能力。当FeSO_4·7H_2O初始投加量为0.6 g·L~(-1)、回流比R为0.5时,COD减少量可达9 340 mg·L~(-1)。反应过程中工作电流I及氧化还原电势ORP监测值的不断波动表明反应体系中有机物不断被降解,氧化还原环境不断地变化。该工艺耦合电解氧化和Fenton技术,协同因子约为1.48,且可极大提高废水混凝性能,反应60 min后经废水混凝处理可使COD去除率由4.27%提高至26.21%。     

碱性硫酸铝吸收与解吸二氧化硫的机理及性能

采用实验的方法研究了碱性硫酸铝溶液吸收和解吸SO_2机理,同时探讨了碱度20%、铝量20 g·L~(-1)的碱性硫酸铝溶液温度变化对SO_2吸收率的影响效果。结果表明,SO_2进入碱性硫酸铝溶液中首先发生的是与活性Al~(3+)的结合反应,当活性Al~(3+)消耗殆尽后,则进行与H_2O的结合反应;而在解吸过程中,首先是与H_2O结合的SO_2发生解吸反应,其后是与活性Al~(3+)结合的SO_2发生解吸反应。当吸收液温度低于50℃,且每升溶液中SO_2通入量不高于5 L时,其吸收率均能维持在95%以上。     

快速Fenton反应器处理乳化液废水

采用快速Fenton反应器对乳化液废水处理效果进行研究。分别考察反应温度、H_2O_2和Fe SO_4投加量、反应时间、初始p H值等因素对COD去除率的影响,实验结果表明,在反应温度30℃,初始p H值4,反应时间20 min,H2O2浓度为116 mmol·L~(-1),Fe2+浓度为10 mmol·L~(-1)条件下,COD平均去除率可达到60%。H2O2和Fe SO4的用量是传统Fenton工艺的65%和10%,反应时间少于传统Fenton工艺的1/7。     

隔膜电解海水氧化耦合吸收脱硫脱硝净化船舶尾气技术

采用隔膜电解技术对海水进行改性,生成的氧化液和碱性液分别喷淋进入氧化洗涤塔和碱式吸收塔,通过耦合的二段式反应研究脱除模拟船舶尾气中NO与SO_2的性能,实验详细考察了NO与SO_2的气体流量与初始浓度、海水电解时间和氧化液有效氯浓度对SO_2和NO脱除效率的影响。结果表明:隔膜电解海水能够高效地脱除船舶尾气中的SO_2和NO;SO_2脱除效率高,在实验条件范围内几乎不受各因素的影响;NO脱除效率随NO初始浓度、海水电解时间、氧化液有效氯浓度的提升而增大,随SO_2初始浓度、气体流量的提升而减小。当气体流量为1 m~3·h~(-1),初始SO_2、NO浓度分别为600mL·m~(-3)和900 mL·m~(-3),海水电解时间为60 min,氧化液有效氯浓度为540 mg·L~(-1)时,模拟船舶尾气中SO_2和NO的去除效率可以分别达到98.6%和84.4%。     

溶剂萃取法提取电镀污泥浸出液中的铜

研究了N_(510)-煤油-H_2SO_4体系分离电镀污泥氨浸液中的Cu~(2+)的工艺过程,确定萃取铜的最佳工艺参数,以及负铜有机相反萃取较优工艺条件。研究结果表明,以N_(510)为萃取剂,经四级逆流萃取,铜的萃取效率达99％,共存的Ni~(2+)和Zn~(2+)损失量接近0,不影响后续有价金属的回收。铜在工艺过程中以铜盐CuSO_4·5H_2O或电解纯铜的形式得以回收,具有较高的经济效益。     

零价铁耦合芬顿氧化法处理TNT红水

采用零价铁耦合芬顿氧化法处理TNT红水,研究了初始pH、零价铁投加量、过氧化氢(H_2O_2)投加量及温度对红水中总有机碳(TOC)去除效果的影响,同时进行了TOC去除过程中反应动力学的探讨。结果表明,零价铁耦合芬顿氧化体系可有效降解TNT红水中的2,4-二硝基甲苯-3-磺酸钠和2,4-二硝基甲苯-5-磺酸钠。在初始pH为2,温度为20?C的条件下,加入1.5 g·L~(-1)零价铁反应1 h后,再加入100 mL·L~(-1)H_2O_2反应4 h,红水中二硝基甲苯磺酸盐浓度从500 mg·L~(-1)降至0 mg·L~(-1),去除率为100%,TOC浓度从150 mg·L~(-1)降至30 mg·L~(-1),去除率达到80%。反应中TOC的降解过程遵循拟二级反应动力学方程。零价铁耦合芬顿氧化法可以作为TNT红水的有效处理途径。     

废旧镍钴锰酸锂电池正极材料闭环回收

提出了一种闭环回收废旧镍钴锰酸锂电池正极活性物质的方法。采用H_2SO_4为浸出剂,H_2O_2为还原剂,浸出回收4种金属离子。结果表明:硫酸浓度为1.5 mol·L~(-1),反应温度为70℃,反应时间为25 min,反应固液比为20∶1 (g∶L),过氧化氢体积分数为1%时,金属镍、钴、锰和锂的浸出率分别为96.8%、96.2%、93.8%和99.1%;动力学分析显示,Ni、Co、Mn、Li浸出反应表观活化能分别为51.75、44.90、46.77和36.08 kJ·mol~(-1),属于化学反应控制。分离浸出滤液中Ni、Co、Mn离子后,制备Li_2CO3终端产品,其XRD图谱显示产品成分较纯,可用于制备锂离子电池正极材料的前驱体。该工艺可实现废旧镍钴锰酸锂正极材料回收较高的经济和环境效益。     

烟气脱硫中亚硫酸钙铁锰复合催化氧化优化

亚硫酸钙氧化是湿法石灰石/石膏法脱硫中十分重要的一个环节,优化亚硫酸钙氧化过程有助于降低湿法脱硫能耗和物耗。以Ca SO_3氧化速率(SOR)为研究对象,对比了Fe和Mn单独催化和复合催化的氧化效果,通过单因素和响应面法考察了p H、Fe/Mn比例和起始Ca SO_3浓度对SOR的单独和联合效应。结果表明,Fe和Mn复合催化的SOR明显高于单独催化。对SOR的影响大小依次为起始Ca SO_3浓度p HFe/Mn,Fe/Mn和起始Ca SO_3浓度的交互作用显著。Ca SO_3氧化的最佳条件为p H 4.5,Fe/Mn为0.37,起始浓度为17.83 mmol·L~(-1),优化的SOR为4.22 mmol·(L·min)~(-1)。结构表征结果表明,亚硫酸钙氧化首先生成Ca SO_4·2H_2O的(020)、(021)和(041)晶面,产物为Ca SO_4·2H_2O。     

氧化亚铁硫杆菌浸出废弃挠性PCB中金属的影响因素分析

废弃挠性PCB是资源化价值高的电子废弃物之一,正需环境友好的方法回收其所含的多种有价金属。采用显微镜对破碎后的挠性PCB粉样进行解离情况观察,发现破碎法难以将挠性PCB中的金属与非金属解离。通过设计单因素实验,研究挠性PCB粉末粒度大小、添加量、培养液初始p H、菌接种量、活化时间以及Fe SO4·7H2O添加量6个因素对氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,简称A.f菌)浸出挠性PCB中金属过程的影响。结果表明,A.f菌不能浸出挠性PCB中Au,但Cu、Ni可以有效浸出且最优化条件为:10 g·L-1挠性PCB、粒度0.25~0.42 mm、培养基初始p H 2.5、菌接种量5%、菌活化时间5 d、Fe SO4·7H2O添加量30 g·L-1,金属Cu的浸出率达到90.1%,比未接种处理高出42.4%;金属Ni的浸出率达到了85.9%,比未接种处理高出了32.9%。因此,采用生物法可环境友好地回收挠性PCB中Cu、Ni,有利于废弃挠性PCB的资源化处理。     

磁性还原氧化石墨烯负载Fe~0对罗丹明B的类芬顿降解

合成了磁性还原氧化石墨烯负载零价纳米铁材料(Fe~0-MF-RGO),并在双氧水(H_2O_2)的作用下构成类芬顿试剂用于对罗丹明B(Rh B)的吸附-催化降解。通过正交实验研究了pH值、Fe~0-MF-RGO用量、Rh B初始浓度、温度和H_2O_2浓度5个影响因素。在15℃、pH值为7.0、Fe~0-MF-RGO投加量1.0 g·L~(-1)、Rh B初始浓度为50 mg·L~(-1)以及H_2O_2浓度为0.8 mmol·L~(-1)的条件下,150 min后模拟废水中Rh B的去除率达到98.17%,经5次循环使用后去除率为72.97%。     

响应面法对泡沫铜阴极电芬顿产H_2O_2与·OH性能优化

泡沫金属因其三维结构及优良导电性,使其作为电芬顿阴极开始引起学者关注。选择泡沫铜为阴极、石墨棒为阳极,搭建微孔曝气均匀的玻璃反应器,提高体系传质效率,并通过响应面探索体系产H_2O_2和·OH的机理。用响应面设计3因素(pH、电流、Fe~(2+)初始浓度)3水平实验,得到体系产H_2O_2和·OH与3种因素之间的非线性回归方程,得到最优条件:当pH=2、电流0.25 A、Fe~(2+)初始浓度为15μmol·L~(-1)时H_2O_2产量最大,为457.27μmol·L~(-1);当pH=2、电流0.25 A、Fe~(2+)初始浓度为20μmol·L~(-1)时·OH产量最多,可达18.56μmol·L~(-1)。根据方差分析,二次模型显著性很高(R_(H_2O_2)~2=0.977 8,R_(·OH)~2=0.964 2),能够很好地模拟实验结果。通过铜溶出实验分析得出铜溶出量在0.4~1.8 mg·L~(-1)之间,符合现行污水排入城镇下水道水质标准(CJ 343-2010)。     

乙酸铵浸出高炉瓦斯灰中的锌

采用NH_3-CH_3COONH_4-H_2O体系进行了高炉瓦斯灰提锌工艺研究。结果表明:控制浸出温度45℃,总氨浓度5 mol·L~(-1),液固比5:1,[NH_3]/[NH_4]~+摩尔比1:1,搅拌速度300 r·min~(-1),浸出时间60 min,锌浸出率达77.79%。FT-IR及ESI-MS分析显示羧酸阴离子能结合Zn离子形成复杂的羧酸盐配合物,添加CH_3COONH_4能促进锌的溶出,XRD、SEM-EDS表征分析显示浸出渣中残留ZnFe_2O_4是导致锌浸出率低的限制性因素。     

拜耳赤泥中镓的酸法浸出及残渣的除氟

贵州铝土矿资源普遍富含镓元素,拜耳法工艺中,约70%的镓随氧化铝同时溶出,其余30%残存于赤泥中未回收直接外排,造成镓资源的严重浪费。采用酸法工艺浸出拜耳赤泥中镓金属,设计4因素3水平L_9(3~4)正交实验,考察盐酸添加量、浸出温度、浸出时间和液固比对镓浸出效果的交互影响规律,并测试了浸出残渣对含氟水处理性能。结果表明:影响镓浸出率因素的主次顺序依次为盐酸添加量、浸出温度、液固比和浸出时间;最适宜浸出条件为盐酸过量系数1.2,浸出温度70℃,浸出时间3 h,液固比8 m L·g~(-1);该条件下,镓的浸出率为94.92%,浸出溶液含Ga 3.91 mg·L~(-1);除氟实验得出最佳除氟条件为,残渣添加量25 g·L~(-1),p H=4.7,接触时间6 h,旋转速率200 r·min~(-1);室温下进行3组平行实验,平均除氟率为57.54%,表明浸出残渣具有一定的除氟性能。     

含聚丙烯酰胺类油田污水的电化学氧化处理

为了处理含聚丙烯酰胺类聚合物油田污水并使其达到回注标准,用自制的小型电化学反应器对电-Fenton法处理油田含聚污水进行了研究,探讨了电流强度、电解时间、H2O2加量等对处理效果的影响,评价了中试放大过程的稳定性和可行性。结果表明:当电流强度1.2 A、电解时间10 min、H2O2加量为20 mg·L~(-1)时,聚合物降解率大于50%,处理后污水中悬浮物、含油量分别由原来的600、1.74 mg·L~(-1)降低到10、0.5 mg·L~(-1);在同一参数下,中试优于小型电化学反应器处理效果。反应器成本核算参数为,处理1 m3含聚污水所需时间为400 min,耗电0.93 k Wh,30%H2O2加量为30 m L。     

填料对生物滴滤塔去除H_2S的影响

为比较不同生物填料用于城市污水提升泵站除臭的性能,建立4组不同填料的生物滴滤塔(BTF)中试装置,并考察其对污水提升泵站中以H_2S为主的市政臭气的去除效果。结果表明,在进气风量为180 m~3·h~(-1),H_2S进气浓度控制在7 500~8 500μg·m-3条件下,竹炭在吸附阶段和挂膜阶段对H_2S去除效果均最佳;竹炭生物滴滤塔挂膜速度最快,只需1~2周就可以完成挂膜,H_2S主要集中在塔底填料层500 mm位置以下被降解,塔顶出气浓度稳定在(30±2)μg·m~(-3),压降稳定在(78.7±0.5)Pa,滤出液中SO_4~(2-)浓度最高达到117.04 mg·L~(-1),塔内pH为2.0~3.0,降解H_2S的微生物为嗜酸性菌。     

ATP@Fe_3O_4复合材料催化过硫酸盐降解四环素

通过共沉淀法将四氧化三铁(Fe_3O_4)纳米粒子负载于凹凸棒土(ATP)制备出兼具吸附与催化性能的非均相类芬顿催化剂ATP@Fe_3O_4。采用SEM(扫描电子显微镜)、XRD(X射线衍射)、XPS(X射线光电子能谱)、VSM(振动磁强计)等对材料的结构进行了表征分析,并研究了其对催化过硫酸盐(PS)降解四环素(TC)的效果。结果表明,ATP@Fe_3O_4复合材料是活化过硫酸盐(PS)生成硫酸根自由基(SO_4~-)强有力的催化剂,可大幅提高PS对水溶液中四环素的降解能力。当PS浓度为10 mmol·L~(-1)、ATP@Fe_3O_4投加量为1.5 g·L~(-1),其对pH=3.9的80 mg·L~(-1)四环素溶液的降解率在90 min可达98.75%。负载于ATP表面的Fe_3O_4粒子和部分溶解于水中的Fe~(2+)共同催化PS生成SO_4~-,将TC氧化为CO_2、H_2O和中间体,是ATP@Fe_3O_4/PS体系去除四环素的主要机理。以上研究结果可为催化材料的应用提供参考。     

转底炉粉尘酸浸净化液电沉积锌

对转底炉炉灰酸浸净化液电沉积锌的工艺条件和参数进行了研究,获得的电积锌最佳电积条件与参数为:锌离子浓度50 g·L~(-1),电解液pH=2,电解温度40℃,电流密度600 A·m~(-2),骨胶浓度6 mg·L~(-1)。在最佳条件下,锌电沉积电流效率接近90%,电积出的锌表面光滑平整,其纯度可达99.9%。